Metodologia para Avaliação de Terminações Poliméricas

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1 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO 
DE TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS 
ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO 
GIOVANI ALMEIDA DÁVI 
 
CURITIBA 
2008 
2 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
 
GIOVANI ALMEIDA DÁVI 
 
 
 
 
 
 
 
METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO DE 
TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS ISOLADOS DE 
MÉDIA TENSÃO 
 
 
 
 
Trabalho de graduação 
apresentado à disciplina de Projeto 
de Graduação como requisito 
parcial à conclusão do curso de 
Graduação de Engenharia Elétrica 
da Universidade Federal do 
Paraná. 
 
Orientador: Prof. Fernando Piazza 
 
 
 
 
CURITIBA 
2008 
3 
 
 
TERMO DE APROVAÇÃO 
 
GIOVANI ALMEIDA DÁVI 
 
METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO DE 
TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS ISOLADOS DE 
MÉDIA TENSÃO 
 
Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Projeto de Graduação como 
requisito parcial à conclusão do curso de Graduação de Engenharia Elétrica da 
Universidade Federal do Paraná. 
 
________________________________________________________ 
Fernando Piazza 
 
 
________________________________________________________ 
Joaquim Antônio Dalledone Neto 
 
 
________________________________________________________ 
Nelson M. da S. Santos 
 
 
Curitiba, dezembro de 2008
4 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradeço aos meus pais, pelo apoio e consideração em tudo que foi 
necessário na minha vida pessoal e profissional. 
 
Agradeço ao professor orientador Fernando Piazza pela paciência e 
dedicação na elaboração deste trabalho. 
 
Agradeço ao professor/pesquisador Guilherme Cunha pela ajuda e 
colaboração neste trabalho. 
 
Agradeço aos meus amigos e colegas do LACTEC e da UFPR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
RESUMO 
 
 A qualidade das terminações poliméricas para cabos de média tensão deve 
ser avaliada antes de sua colocação em serviço. As técnicas atuais de construção 
têm evoluído, mas diferem entre fabricantes e ainda são susceptíveis à falhas. 
 Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliação de 
desempenho e qualificação de materiais de terminações poliméricas utilizadas em 
cabos isolados de média tensão. Tal metodologia está baseada em ensaios 
elétricos e físico-químicos realizados nos laboratórios do Instituto de Pesquisa 
para o Desenvolvimento (LACTEC), localizado em Curitiba, estado do Paraná, 
Brasil. Ainda foi elaborado um plano de método de falhas para determinar a 
confiabilidade dos processos de montagem das terminações. 
Foram selecionados os ensaios mais significativos para determinar a 
qualidade das terminações e foi gerado como resultado uma especificação técnica 
de aquisição de terminações poliméricas para cabos de média tensão. 
 
Palavras-chave: Materiais Isolantes. Terminações poliméricas. Cabos de média 
tensão 
 
 
6 
 
ABSTRACT 
 
 
The quality of polymer terminations for medium-voltage cables should be 
assessed before they are put into service. The current construction techniques 
have evolved, but differ between manufacturers and are still susceptible to failure. 
This work was developed a methodology for assessing the performance 
and qualifications of polymeric terminations used in cables of medium voltage. This 
methodology is based on electrical and physical-chemical tests made in 
laboratories of the Institute of Reserch for the Development (LACTEC), located in 
Curitiba, Parana state, Brazil. Still, it was elaborated a plan of method of failures to 
determine the reliability of the processes of assembly of terminations. 
Were selected the most significant tests to determine the quality of 
terminations and was created as a result of an specification of acquisition of 
polymer terminations for medium-voltage cables. 
 
 
Key-words: Insulation materials. Polymer terminations. Medium-voltage cables. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
SUMÁRIO 
 
LISTA DE FIGURAS..................................................................................................I 
LISTA DE TABELAS.................................................................................................II 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 13 
2. REVISÃO DE LITERATURA .......................................................................... 15 
2.1. CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO ................................................... 15 
2.2. TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS ................................................................. 17 
2.2.1. TERMINAÇÕES TERMOCONTRÁTEIS................................................... 19 
2.2.2. TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO ................................................... 20 
2.2.3. TERMINAÇÕES PUSH-ON ...................................................................... 21 
2.2.4. TERMINAÇÕES MODULARES ................................................................ 21 
2.3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ............................................................ 22 
2.4. MATERIAIS POLIMÉRICOS EMPREGADOS NAS TERMINAÇÕES ......... 25 
2.4.1. POLIETILENO .......................................................................................... 25 
2.4.2. BORRACHA DE SILICONE ...................................................................... 27 
2.5. MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO ................... 28 
2.6. FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DE CONFIABILIDADE NOS 
PROCESSOS DE MONTAGEM DAS TERMINAÇÕES ........................................ 30 
2.6.1. ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS (AAF) ............................................. 30 
2.6.2. METODOLOGIA ....................................................................................... 31 
2.6.3. SIMBOLOGIA ........................................................................................... 32 
2.6.4. ANÁLISE DE MODO DE FALHAS E EFEITOS - FMEA .......................... 33 
3. EXPERIMENTAL ............................................................................................ 36 
3.1. ENSAIOS TÉRMICOS ................................................................................. 37 
3.1.1. ENSAIO DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC).. 37 
3.1.2. ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) ............................................. 39 
3.2. ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS ..................................................................... 40 
3.2.1. ENSAIO DE IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR 
ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) ............................................ 40 
3.2.2. ENSAIO DE NÉVOA SALINA ................................................................... 40 
8 
 
3.2.3. ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE ............................................................ 42 
3.3. ENSAIOS ELÉTRICOS................................................................................ 43 
3.3.1. ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO ...................... 43 
3.4. ENSAIOS MECÂNICOS .............................................................................. 45 
3.4.1. ENSAIO DE DUREZA .............................................................................. 45 
3.4.2. ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA ...................... 46 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................... 46 
4.1. RESULTADOS DOS ENSAIOS ...................................................................47 
4.1.1. CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) ...................... 47 
4.1.2. ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) ............................................... 49 
4.1.3. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR 
ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) ............................................ 50 
4.1.4. ENSAIO DE NÉVOA SALINA ................................................................... 51 
4.2. ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE ............................................................... 53 
4.2.1. ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO ...................... 54 
4.2.2. ENSAIO DE DUREZA .............................................................................. 56 
4.2.3. ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA ...................... 57 
4.3. RESULTADOS DOS MÉTODOS DE FTA E FMEA ..................................... 58 
4.3.1. MÉTODO FTA .......................................................................................... 58 
4.3.2. MÉTODO FMEA ....................................................................................... 63 
4.3.2.1 Processo A: Instalação de terminações termocontráteis ........................ 64 
4.3.2.2 Processo B: Instalação das terminações contráteis a frio ...................... 65 
4.3.2.3 Processo C: Instalação de terminações push-on .................................... 66 
4.3.2.4 Processo D: Instalação de terminações modulares ................................ 67 
4.3.2.5 Processo E: Proteção externa ................................................................ 68 
5. ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA ......................................................................... 69 
6. CONCLUSÕES .............................................................................................. 71 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................III 
ANEXO....................................................................................................................IV 
 
 
9 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UM CABO ISOLADO ........ 15 
FIGURA 2. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO EM UM CABO ISOLADO. .............. 16 
FIGURA 3. ARCO ELÉTRICO FORMADO NA REGIÃO COMPREENDIDA ENTRE 
A BLINDAGEM METÁLICA E O CONDUTOR. ..................................................... 17 
FIGURA 4. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA SINGELA. ........................................... 17 
FIGURA 5. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA TRIFÁSICA. ........................................ 18 
FIGURA 6. MUFLA TERMINAL INTERNA. ........................................................... 18 
FIGURA 7. MUFLA TERMINAL EXTERNA. .......................................................... 19 
FIGURA 8. (A) TUBO DE ALÍVIO DE CAMPO ELÉTRICO (B) TUBO ISOLANTE 
TERMOCONTRÁTIL (C) SAIAS POLIMÉRICAS (D) MUFLA 
TERMONCONTRÁTIL COMPLETA. ..................................................................... 20 
FIGURA 9. TERMINAÇÃO CONTRÁTIL A FRIO. ................................................. 21 
FIGURA 10. TERMINAÇÃO PUSH-ON................................................................. 21 
FIGURA 11. (A) TUBO TVR, (B) COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) SAIAS E 
TERMINAÇÃO COMPLETA. ................................................................................. 22 
FIGURA 12. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA 
TERMINAÇÃO DE UM CABO SECCIONADO. ..................................................... 23 
FIGURA 13. CONE OU TUBO DE ALÍVIO DE TENSÃO. ..................................... 23 
FIGURA 14. DETALHE DA SUPERFÍCIE SEMICONDUTORA DE UMA MUFLA 
DE BORRACHA DE SILICONE. ........................................................................... 24 
FIGURA 15. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA 
TERMINAÇÃO DE UM CABO COM A CONEXÃO DE UMA MUFLA. .................. 24 
FIGURA 16. ESTÁGIOS DE POLIMERIZAÇÃO DO ETILENO. ............................ 25 
FIGURA 17. ETAPAS DA GERAÇÃO DO POLIDIMETILSILANO. ....................... 28 
FIGURA 18. ILUSTRAÇÃO DO MECANISMO DE PROCESSO DE 
TRILHAMENTO ELÉTRICO PROPOSTO POR MALIK. ....................................... 30 
FIGURA 19. PORTA LÓGICA “OU” (OR).............................................................. 32 
FIGURA 20. PORTA LÓGICA “E” (AND). ............................................................. 32 
10 
 
FIGURA 21. SIMBOLOGIA ASSOCIADA AOS EVENTOS DA ANÁLISE DE 
ÁRVORE DE FALHAS. ......................................................................................... 33 
FIGURA 22. TERMOGRAMA TÍPICO DE DSC. ................................................... 38 
FIGURA 23. CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA OBTIDA DE MATERIAL DE 
TERMINAÇÃO PUSH-ON. .................................................................................... 39 
FIGURA 24. CIRCUITO DE ENSAIO SIMPLIFICADO E DETALHES DA 
MONTAGEM DENTRO DA CÂMARA DE NÉVOA SALINA. ................................. 41 
FIGURA 25. ESCALA DE HIDROFOBICIDADE CONFORME PADRÕES STRI. . 43 
FIGURA 26. REPRESENTAÇÃO FASORIAL DO CIRCUTIO EM PARALELO .... 44 
FIGURA 27. ARRANJO DE TESTE DE CAPACITÂNCIA E FATOR DISSIPAÇÃO.
 .............................................................................................................................. 45 
FIGURA 28. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA 
TERMINAÇÃO A. .................................................................................................. 48 
FIGURA 29. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA 
TERMINAÇÃO B. .................................................................................................. 48 
FIGURA 30. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA 
TERMINAÇÃO C. .................................................................................................. 48 
FIGURA 31. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA 
TERMINAÇÃO D. .................................................................................................. 49 
FIGURA 32. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA 
TERMINAÇÃO E. .................................................................................................. 49 
FIGURA 33. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO A. 51 
FIGURA 34. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO B. 52 
FIGURA 35. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO C. 52 
FIGURA 36. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO F. 52 
FIGURA 37. RESULTADOS DO ENSAIO DE 
HIDROFOBICIDADE:TERMINAÇÕES: (A) F, (B) E, (C) D, (D) C, (E) A, (F) B. .... 54 
FIGURA 38. RESULTADOS DO ENSAIO DE CAPACITÂNCIA: DESEMPENHO 
DAS TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS. ........................................ 55 
FIGURA 39. RESULTADOS DO ENSAIO DE FATOR DE DISSIPAÇÃO: 
DESEMPENHO DAS TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS. .............. 56 
11 
 
FIGURA 40. (A) REMOÇÃO DA CAPA EXTERNA (B) CORTE DA 
SEMICONDUTORA PARA INÍCIO DA REMOÇÃO (C) REMOÇÃO DA CAMADA 
SEMICONDUTOR A QUENTE (D) CABO ISOLADO APÓS A REMOÇÃO DA 
CAMADA SEMICONDUTORA (E) PROCESSO DE RETIRADA DA ISOLAÇÃO 
PARA INSERÇÃO DO CONECTOR TERMINAL (F) APLICAÇÃO DO CONECTOR 
TERMINAL POR COMPRESSÃO. ........................................................................ 59 
FIGURA 41. MÉTODO DE ÁRVORE DE FALHAS PARA ANÁLISE DE 
SOBREAQUECIMENTO. ...................................................................................... 60 
FIGURA 42. (A) APLICAÇÃO DA CINTA-MOLA (B) APLICAÇÃO DE ESTANHO 
NA CORDOALHA DE ATERRAMENTO (C) CORDOALHA DE ATERRAMENTO 
SOBRE A CINTA-MOLA. (D) FITA MASTIC SOBRE A CORDOALHA. ................ 61 
FIGURA 43. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS 
SUPERFICIAIS E TRILHAMENTO ELÉTRICO. .................................................... 62 
FIGURA 44. (A) LIMPEZA DA ISOLAÇÃO (B) FITA SEMICONDUTORAENTRE A 
BLINDAGEM E CAMADA SEMICONDUTORA. .................................................... 62 
FIGURA 45. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS 
SUPERFICIAIS. .................................................................................................... 63 
FIGURA 46. (A) TUBO TERMOCONTRÁTIL (PRETO, SEMICONDUTOR) (B) 
CONTRAÇÃO DO TUBO TERMOCONTRÁTIL COM O SOPRADOR, (C) TUBO 
TERMOCONTRÁTIL CONTRAÍDO (D) COLOCAÇÃO DAS SAIAS. .................... 65 
FIGURA 47. (A) DETALHES DA INSTALAÇÃO DE TERMINAÇÕES 
CONTRÁTEIS A FRIO (B) INSTALAÇÃO FINALIZADA. ...................................... 66 
FIGURA 48. (A) COLOCAÇÃO DA MUFLA (B) PUXAMENTO DO CORDÃO. ..... 67 
FIGURA 49. (A) COLOCAÇÃO DO TUBO TVR, (B) COLOCAÇÃO DA 
COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) MONTAGEM DAS SAIAS E 
TERMINAÇÃO FINALIZADA. ................................................................................ 68 
FIGURA 50. FITA AUTO-FUSÃO NA REGIÃO PRÓXIMA AO CONECTOR 
TERMINAL. ........................................................................................................... 69 
12 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 1. PROPRIEDADES DO POLIETILENO. ............................................... 27 
TABELA 2. PROPRIEDADES DA BORRACHA DE SILICONE. ........................... 28 
TABELA 3. TABELA DE SEVERIDADE. ............................................................... 35 
TABELA 4. TABELA DE OCORRÊNCIA. .............................................................. 35 
TABELA 5. TABELA DE DETECÇÃO. .................................................................. 36 
TABELA 6. IDENTIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS SUBMETIDAS 
A TESTES. ............................................................................................................ 37 
TABELA 7. RESULTADOS DE PERDA DE MASSA OBTIDOS NO ENSAIO DE 
TERMOGRAVIMETRIA. ........................................................................................ 50 
TABELA 8. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS DAS 
TERMINAÇÕES. ................................................................................................... 51 
TABELA 9. CLASSIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES EM RELAÇÃO À 
HIDROFOBICIDADE. ............................................................................................ 54 
TABELA 10. RESULTADOS DO ENSAIO DE DUREZA. ....................................... 57 
TABELA 11. RESULTADOS DO ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA 
RUPTURA. ............................................................................................................ 57 
TABELA 12. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO A................................... 65 
TABELA 13. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO B................................... 66 
TABELA 14. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO C. ................................. 67 
TABELA 15. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO D. ................................. 68 
TABELA 16. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO E....................................69 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
As técnicas de construção dos acessórios dos sistemas de distribuição de 
energia elétrica têm avançado nos últimos anos e vêm utilizando cada vez mais os 
materiais poliméricos, principalmente nas etapas de processos de matérias-prima 
e produtos acabados. Atualmente os polímeros estão sendo utilizados em um 
grande número de aplicações de uso geral e de engenharia. Em muitas destas 
aplicações os polímeros estão cada vez mais substituindo outras classes de 
materiais que eram tradicionalmente empregadas, como cerâmica e metais. Essa 
substituição é normalmente baseada no conjunto de propriedades e 
características apresentadas pelos polímeros. Os mecanismos de degradação de 
materiais poliméricos são muitos, mas normalmente são divididos em estresses 
elétricos, térmicos, mecânicos e ambientais. Eles devem ser considerados em 
conjunto, pois os estresses normalmente agem ao mesmo tempo e variam de 
acordo com o tipo de polímero e adição de compósitos, tensão aplicada e fatores 
ambientais, como chuva, poluição e umidade. 
Neste trabalho serão escolhidos, e justificados, a escolha de alguns ensaios 
importantes para a geração de uma especificação técnica, para que sejam 
estabelecidos critérios de avaliação da qualidade das terminações de uso interno 
e externo para cabos de 3,6/6 kV a 27/35 kV. Serão analisadas as terminações 
mais eficientes em termos de suportabilidade, dureza, resistência ao 
envelhecimento, estabilidade na degradação térmica ou na formação de erosão. 
A motivação deste trabalho foi o estudo das terminações poliméricas de 
alguns fabricantes encontrados nos sistemas de distribuição de energia elétrica 
para melhoramento das especificações técnicas das concessionárias e também 
avaliações de ocorrência de falhas de algumas terminações poliméricas devido a 
baixa qualidade. Foi solicitado ao LACTEC, por um cliente, a realização da 
avaliação de terminações poliméricas visando determinar a causa dos defeitos nos 
dispositivos. Estes ensaios foram realizados em conjunto com os pesquisadores 
do LACTEC e o autor deste trabalho. 
14 
 
O histórico mostrava a ocorrência de trilhamento elétrico e perda de 
massa, a ruptura térmica em relativa baixa tensão, formação de arco elétrico no 
isolador, falha na isolação em ambientes com névoa salina e poluição e 
envelhecimento do isolador polimérico. 
Para a realização deste trabalho é apresentada no capítulo 2 uma revisão 
bibliográfica que aborda os principais conceitos utilizados neste estudo. As 
terminações poliméricas são brevemente descritos e classificados no item 2.2, 
destacando as principais características destes dispositivos. Os materiais que 
constituem as terminações são apresentados no item 2.5. As ferramentas para 
determinar a confiabilidade nos processos de montagem das terminações são 
descritas no item 2.7. No Capítulo 3 são abordados alguns dos principais ensaios 
elétricos realizados no LACTEC utilizados na identificação de problemas nas 
terminações poliméricas de alguns fabricantes. No capítulo 4, são apresentados 
os resultados destes ensaios e a discussão sobre eles, procurando verificar o 
estado das amostras e suas características e, como conseqüência, determinar as 
eventuais causas que as levaram à falha dos dispositivos. Finalmente no capítulo 
5, procurou-se estabelecer uma especificação técnica, produto deste trabalho, 
justificando os ensaios escolhidos e criando um documento, em ANEXO, 
descrevendo os procedimentos e os resultados esperados destes ensaios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
2. REVISÃO DE LITERATURA 
2.1. CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO 
 
Os principais componentes de um cabo de potência em média tensão são o 
condutor, o material dielétrico isolante ou isolação, a capa ou proteção externa, a 
blindagem metálica e as camadas semicondutoras externa e interna, conforme 
indicado na Figura 1. 
 
 
 
FIGURA 1. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UM CABO ISOLADO 
FONTE: [1] 
 
A proteção externa tem a finalidade de proteger os demais elementos contra 
esforços mecânicos e penetração de umidade. Os materiais poliméricos utilizados 
na cobertura dos cabos são o polietileno reticulado (XLPE) e o polietileno de alta 
densidade (HDPE). Atualmente podem ser encontrados cabos com cobertura em 
16 
 
dupla camada, sendo a camada interna de polietileno de baixa densidade (LDPE) 
ou XLPE e externa em HDPE. 
No caso de cabos de média tensão, a blindagem metálica serve como um 
condutor para transporte das correntes de carga capacitiva e de curto-circuito do 
sistema [2]. 
Efetuando uma análise na secção transversal do cabo, observa-se que o 
campo elétricoé radial e uniforme: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 2. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO EM UM CABO ISOLADO. 
FONTE: [3] 
 
As linhas equipotenciais também radiais surgem no meio dielétrico, cuja 
densidade é maior nas proximidades do condutor e menor na superfície de 
isolamento. Dessa forma, percebe-se claramente que as solicitações de um 
isolamento estão nas camadas elementares próximas ao material condutor. 
Quando o cabo está em operação, o material dielétrico isolante é responsável 
pela isolação elétrica do condutor. O material dielétrico isolante fica sujeito ao 
campo elétrico gerado entre o condutor e a blindagem metálica devido à diferença 
de potencial gerada entre eles. 
As camadas semicondutoras têm a função de homogeneizar o campo elétrico 
compreendido entre a blindagem elétrica e o condutor. 
Analisando uma das extremidades de um cabo isolado em funcionamento, 
sujeito as condições interpéricas do ar e sob uma diferença de potencial aplicada 
constata-se que o ar interposto entre a blindagem metálica e o condutor 
energizado seco está sujeito à formação de íons carregados (ionização). A 
ionização é iniciada pela colisão de elétrons livres, seguida por uma avalanche 
17 
 
elétrica. A tensão atravessa o espaço ionizado e diminui com uma descarga e 
finalmente torna-se um arco de corrente (flash over) (Figura 3). Este fato é 
resultante da quebra da ruptura dielétrica do ar. 
O meio ambiente, contendo partículas condutoras em suspensão, ou a 
umidade relativa do ar favorecem a ruptura dielétrica do ar. 
 
 
FIGURA 3. ARCO ELÉTRICO FORMADO NA REGIÃO COMPREENDIDA ENTRE A BLINDAGEM 
METÁLICA E O CONDUTOR. 
2.2. TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS 
 
Terminação ou mufla terminal é um dispositivo isolante destinado a 
restabelecer as condições de isolação de um condutor quando este é conectado a 
um outro condutor, a um equipamento elétrico ou a um barramento. 
As muflas podem ser singelas ou trifásicas. A primeira destina-se a cabos 
unipolares e a segunda a cabos tripolares. A Figura 4 e Figura 5 mostram uma 
mufla singela e trifásica, respectivamente. 
 
FIGURA 4. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA SINGELA. 
 
18 
 
 
FIGURA 5. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA TRIFÁSICA. 
 
Conforme o ambiente de uso as muflas podem ser classificadas como 
internas ou externas. As muflas terminais internas são ideais para espaços 
confinados, em locais onde o conjunto caboo-terminação não fica exposto às 
condições intempéricas. A Figura 6 mostra a configuração de uma mufla terminal 
interna. 
Muflas terminais externas são utilizadas em ambientes sujeitos a exposição 
de radiação ultra-violeta, chuva, névoa salina, poeira, etc. A Figura 7 mostra a 
configuração de uma mufla terminal externa. 
 As muflas podem também ser classificadas como termocontráteis, 
contráteis a frio, push-on ou modulares. 
 
 
FIGURA 6. MUFLA TERMINAL INTERNA. 
 
19 
 
 
FIGURA 7. MUFLA TERMINAL EXTERNA. 
 
2.2.1. TERMINAÇÕES TERMOCONTRÁTEIS 
 
Atualmente, as terminações constituídas de material termocontrátil, têm 
sido utilizadas com muito sucesso, em substituição às tradicionais muflas de 
porcelana. As muflas termocontráteis apresentam boa estabilidade térmica, com 
temperatura de fusão na ordem de 50 a 100ºC. São constituídas na grande 
maioria de copolímeros de poliolefinas. Essas terminações apresentam também 
aditivos em sua constituição, como antioxidantes, estabilizantes contra raios 
ultravioletas, plastificantes, pigmentos, agentes de cura, retardantes de chamas e 
catalisadores1 [4]. Um aditivo freqüentemente usado para a resistência ao 
trilhamento elétrico e erosão é o hidróxido de alumínio, Al(OH)3
2
. Este aditivo 
trabalha na decomposição térmica e é consumido durante o aquecimento 
superficial [5]. 
Uma terminação termocontrátil é constituída de um tubo de alívio de campo, 
feita de um material semicondutor com alta rigidez dielétrica, um tubo isolante 
termocontrátil e as saias, que possuem a função de aumentar a distância de 
escoamento da corrente de fuga. 
 
1
 É uma substância que a afeta a velocidade de uma reação, promovendo um caminho molecular 
diferente para a reação. 
2
 Forma mais estável de alumínio nas condições normais. Ele é encontrado na natureza como o 
mineral gibbsita (também conhecido como hidrargilita). 
20 
 
A Figura 8 mostra os acessórios que compõe uma mufla termocontrátil e 
uma mufla termocontrátil completa instalada no cabo. 
 
 
(a) 
 
 (b) 
 
(c) 
 
 (d) 
FIGURA 8. (a) TUBO DE ALÍVIO DE CAMPO ELÉTRICO (b) TUBO ISOLANTE 
TERMOCONTRÁTIL (c) SAIAS POLIMÉRICAS (d) MUFLA TERMONCONTRÁTIL COMPLETA. 
 
2.2.2. TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO 
 
As terminações contráteis a frio são terminações feitas geralmente de 
compostos elastosméricos de borracha de silicone. A flexibilidade do silicone 
facilita os processos de montagem, podendo ser usadas em diferentes seções 
transversais de condutores. A Figura 9 mostra uma terminação contrátil a frio. 
21 
 
 
 
FIGURA 9. TERMINAÇÃO CONTRÁTIL A FRIO. 
 
2.2.3. TERMINAÇÕES PUSH-ON 
 
As terminações do tipo push-on são constituídas na sua grande maioria de 
borracha de silicone e possuem um cordão plástico na parte interna do dispositivo 
com a função de contrair a terminação no cabo quando o operador puxar o 
cordão. A Figura 10 mostra os detalhes de uma terminação push-on. 
 
 
FIGURA 10. TERMINAÇÃO PUSH-ON. 
2.2.4. TERMINAÇÕES MODULARES 
 
As terminações modulares são constituídas geralmente de borracha de 
silicone. Estas terminações são compostas de um tubo de alívio de campo 
elétrico, uma cobertura de aterramento e das saias poliméricas. A Figura 11 
mostra os componentes de uma mufla modular. 
22 
 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
(C) 
FIGURA 11. (A) TUBO TVR, (B) COBERTURA DE ATERRAMENTO, 
(C) SAIAS E TERMINAÇÃO COMPLETA. 
 
 
2.3. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
Quando um cabo é seccionado, para proceder-se uma emenda ou para a 
conexão a um equipamento, as linhas de campo radial convergem com grande 
intensidade para a extremidade da blindagem metálica, conforme ilustrado na 
Figura 12: 
23 
 
 
FIGURA 12. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM 
CABO SECCIONADO. 
 
Se aumentarmos o diâmetro no ponto P na terminação do cabo, através de 
um cone, conforme mostra a Figura 13, reduziremos gradativamente a intensidade 
de campo elétrico. Na prática aumenta-se a espessura do material dielétrico 
isolante, a partir do corte da blindagem até um determinado ponto da extremidade 
do cabo, formamos o que se denomina de cone ou tubo de alívio de tensão. 
 
 
FIGURA 13. CONE OU TUBO DE ALÍVIO DE TENSÃO. 
 
O tubo de alívio de tensão possui em seu interior um material semicondutor 
que possui a mesma função da camada semicondutora do cabo, ou seja, 
homogeneizar o campo elétrico entre a blindagem metálica e o condutor. Por essa 
razão, a camada semicondutora da mufla deve ser instalada na continuação da 
camada semicondutora do cabo. 
 
24 
 
 
FIGURA 14. DETALHE DA SUPERFÍCIE SEMICONDUTORA DE UMA MUFLA DE BORRACHA 
DE SILICONE. 
 
Se não houver uma uniformidade das linhas de campo, as linhas de fluxo 
elétrico aumentam gradualmente a condutividade da superfície do material 
isolante. A condutividade continuando a aumentar pode ultrapassar o valor 
máximo de resistência dielétrica do material, ocorrendo a ruptura dielétrica. Sendo 
assim, o campo elétrico quebrando a barreira de ruptura existente entre o condutor 
e o dielétrico pode produzir íons pela perda ou ganhode elétrons a partir de 
átomos ou moléculas neutras e assim tornar o dielétrico um condutor. 
A Figura 15 mostra a distribuição das linhas campo elétrico com a conexão 
de uma mufla na terminação no cabo. Note que agora as linhas de campo 
distribuíam-se uniformemente ao longo do comprimento da superfície condutora, 
reduzindo consideravelmente a concentração do fluxo de tensão na blindagem 
eletrostática do cabo. 
 
 
FIGURA 15. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM 
CABO COM A CONEXÃO DE UMA MUFLA. 
 
25 
 
2.4. MATERIAIS POLIMÉRICOS EMPREGADOS NAS TERMINAÇÕES 
 
Os principais materiais utilizados na confecção das terminações poliméricas 
são os são os copolímeros de poliolefina, cujo material base é o polietileno e a 
borracha de silicone. A seguir serão descritas as características e propriedades 
destes polímeros. 
2.4.1. POLIETILENO 
 
O polietileno é um polímero termoplástico e pertence à série dos compostos 
chamados poliolefinas. Suas propriedades básicas são controladas pela estrutura, 
tamanho e uniformidade das moléculas. O polietileno é formado pelo gás etileno 
quando este é polimerizado por reação em cadeia, a temperatura e pressão 
elevadas e em presença de pequenas quantidades de oxigênio gasoso. Os 
estágios de polimerização do etileno se desenvolvem conforme o esquema a 
seguir: 
 
 
FIGURA 16. ESTÁGIOS DE POLIMERIZAÇÃO DO ETILENO. 
 
 
 O polietileno pode ser formado também pela desidratação do etanol ou 
hidrogenação do acetileno. 
Os produtos em polietileno podem ser parcialmente cristalinos devidos a 
sua ramificação extensiva [6]. A parte cristalina é constituída de moléculas 
regularmente organizadas dentro de lamelas. A espessura das lamelas é da 
26 
 
ordem de 10 nm, tendo de 10 a 20 m de comprimento. As lamelas são 
interconectadas por moléculas de interligação, as quais formam pontes 
interlamelares que constituem as regiões amorfas [7]. 
Dependendo do processo de polimerização pode-se obter o polietileno de 
baixa densidade (LDPE), o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e de alta 
densidade (HDPE). 
O LDPE normalmente é preparado por uma reação típica de processo de 
polimerização por radical livre em altas temperaturas e pressão. Utilizando como 
iniciadores da reação Azoisobutironitrilo (AIBN), peróxido de benzoila (BP) ou 
oxigênio (10-100 ppm). De um modo geral o HDPE tem excelente resistência ao 
ataque de produtos químicos e a solventes, boas propriedades elétricas, 
especialmente baixa permissividade e alta rigidez dielétrica. No entanto, há 
necessidade de aditivação com antioxidantes para evitar a degradação oxidativa 
durante o processamento. A resistência ao intemperismo e à radiação ultravioleta 
é adquirida pela aditivação com compostos que retardam os processos de 
degradação, permitindo a aplicação deste polímero em ambientes externos [8]. O 
XLPE é obtido por reação de reticulação do PE, realizada por iniciadores que 
promovem ligações químicas entre as macromoléculas do polietileno, formando 
uma rede tridimensional termofixa, não podendo ser reprocessado ou dissolvido, 
sem que ocorra a degradação do polímero. Com a reticulação o polímero 
resultante suporta, sem deformação térmica, temperaturas mais altas, porém, 
passa a ter uma grande quantidade de carbonos terciários, menos estáveis 
quimicamente e bastante suscetíveis a degradação por radiação [8]. Algumas 
propriedades do XLPE em comparação com o LDPE e HDPE são dadas na 
Tabela 1 a seguir: 
 
 
 
 
 
 
27 
 
TABELA 1. PROPRIEDADES DO POLIETILENO. 
Propriedades LDPE HDPE XLPE 
Rigidez dielétrica (kV/mm) 75 100 50 
Resistividade volumétrica (.cm) 5 x 10
17 5 x 1017 1016 
Fator de dissipação (1 MHz) 2 x 10-4 10-3 10-3 
Densidade (g/cm3) 0,92 0,95 0,92 
Condutividade térmica (W/K.m) 0,3 0,4 0,3 
Coeficiente de expansão térmica linear (x 106 /K) 320 150 320 
Resistência ao dobramento (N/mm2) 15 30 - 
Módulo de Elasticidade (kN/mm2) 0,15 0,7 0,1 
Cristalinidade (%) 50 90 - 
 
2.4.2. BORRACHA DE SILICONE 
 
A borracha de silicone é classificada como um elastômero orgânico-
inorgânico obtido através da polimerização de siloxanos orgânicos. As borrachas 
de silicone foram primeiramente desenvolvidas em 1943 e são empregadas em 
dispositivos que necessitem de uma boa estabilidade térmica. A estrutura básica 
da borracha de silicone é mostrada na Figura 17. 
Os elastômeros de silicone apresentam uma particularidade única com 
respeito às outra borrachas, pois na sua cadeia principal não apresentam o 
carbono, mais sim o silício ligado ao oxigênio. A energia da ligação do silício com 
o oxigênio é muito maior do que as ligações carbono-carbono e carbono–oxigênio, 
o que lhe permite propriedades térmicas superiores. 
A síntese do poli (dimetil siloxano) se realiza por reação do silício (obtido 
por fusão da sílica ou areia como carbono em forno elétrico com cloreto de metila, 
que gera o dimetildiclorosilano, que posteriormente se hidrolisa a dimetilsilanol, 
instável que se condensa para dar origem ao polidimetilsilano segundo o 
esquema mostrado na Figura [9, 10]. 
28 
 
 
FIGURA 17. ETAPAS DA GERAÇÃO DO POLIDIMETILSILANO. 
 FONTE: [9] 
 
Na maioria das borrachas comerciais o valor de x na figura x é de 3000 a 
10000. As borrachas de silicone são reticuladas exclusivamente por peróxidos e 
necessitam de cargas para melhorar suas características mecânicas, como sílica 
amorfa. 
As borrachas de silicone são resistentes ao ozônio, radiação ultravioleta, 
solventes e óleos. A característica hidrofóbica garante correntes de fuga de pouca 
intensidade o que resulta em excelente comportamento em meios poluídos [11]. 
Algumas propriedades do silicone são dadas na Tabela 2 a seguir: 
 
Tabela 2. Propriedades da Borracha de Silicone. 
Propriedades 
Dureza (Shore A) 40-80 
Resistência à Tração (Kg/cm2) 77-95 
Alongamento (%) 275-780 
Rigidez dielétrica (KV/mm) 20 
Resistividade volumétrica (.cm) 2-10x 10
14
 
Temperatura de trabalho (ºC) -60ºC+250ºC 
 
 
2.5. MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO 
 
Tem sido observado que os materiais poliméricos podem ser afetados pelas 
variações climáticas como temperatura e intensidade de radiação solar, umidade, 
29 
 
poluição atmosférica, ciclo térmico e índice pluviométrico. Como as terminações 
poliméricas em estudo estão sujeitas, além dos efeitos ambientais, a campos 
elétricos, aquecimento por efeito Joule e esforços mecânicos, que são fatores que 
podem promover a degradação do material, pode-se considerar desta forma que 
estes dispositivos estão sob solicitações múltiplas. 
É constatado através de dados experimentais que os principais 
mecanismos de degradação dos materiais poliméricos são o trilhamento elétrico, a 
erosão e a fotodegradação. Um possível processo para a ruptura por trilhamento 
elétrico sob condições úmidas pode ser descrito como: 
1- Contaminação e umedecimento da superfície do material, formando 
uma camada condutora com baixa resistência superficial; 
2- Passagem de corrente superficial com alta dissipação de calor, 
causando perda não uniforme da solução da camada condutora, 
favorecendo a formação das bandas secas; 
3- Interrupção do fluxo de corrente superficial devido à presença da banda 
seca, causando aumento da tensão elétrica através da banda seca e 
iniciando-se as descargas superficiais; 
4- Devido às descargas superficiais a superfície do isolante alcança 
elevadas temperaturas, causando a formação de resíduos carbonizados 
levando a gradualerosão3; 
5- Propagação da trilha de resíduo de carbono; 
6- Ruptura completa da superfície do material isolante de maneira que o 
isolante restante é incapaz de apresentar resistência à tensão elétrica 
aplicada [12]. 
 Um esquema ilustrativo destes processos numerados de 1 a 6 pode ser 
observado na Figura 18. 
A fotodegração é causada pela exposição do material à radiação solar 
causada pela atuação de fótons na faixa de energia do ultra-violeta. 
 
 
3
 Perda localizada e gradual de massa que ocorre pela ação de descargas superficiais 
30 
 
1
3
5 6
4
2
 
FIGURA 18. ILUSTRAÇÃO DO MECANISMO DE PROCESSO DE TRILHAMENTO ELÉTRICO 
PROPOSTO POR MALIK [13]. 
 
É extremamente importante que não fiquem vazios ou cavidades no contato 
da mufla com o cabo, pois estas cavidades possuem constante dielétrica diferente 
da do material que o rodeia. Quando submetemos este material a um campo 
elétrico, este se distribui pelo material, submetendo a cavidade ou inclusão a um 
gradiente de tensão em excesso ao gradiente máximo suportável pela mesma. 
Este fenômeno dará origem a pequenas descargas disruptivas no interior da 
cavidade, acarretando um processo temporal de deterioração progressiva do 
material e eventualmente a falha do dispositivo. 
2.6. FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DE CONFIABILIDADE NOS 
PROCESSOS DE MONTAGEM DAS TERMINAÇÕES 
2.6.1. ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS (AAF) 
 
A análise de árvore de falhas (AAF) ou failure tree analysis (FTA) determina 
as causas básicas de um evento ou a seqüência que levou ao mesmo e pode ser 
31 
 
aplicada a qualquer evento indesejado, especialmente eventos e/ou sistemas 
complexos. [14] 
O objetivo da análise de falhas é a obtenção através de um diagrama lógico 
do conjunto mínimo de causas (falhas) que levaram ao evento em estudo. [14] 
2.6.2. METODOLOGIA 
 
Os princípios básicos da metodologia consistem dos seguintes passos: 
 
a) Seleção do Evento Topo ou Evento Falha: é o evento principal da análise. 
Todos os processos do diagrama possuem relação direta com este evento; 
 
b) Determinação dos fatores contribuintes: são os fatores relacionados as 
sequências de eventos que levam o sistema à falhas ou a acidente. Os fatores 
contribuintes podem ser: 
 
- Evento Básico: é um evento que ocorre com bastante frequência e geralmente leva 
à ocorrência de falhas; 
 - Evento Não Desenvolvido: é um evento que caracteriza uma técnica ou sequência 
do processo que não foi realizada; 
- Evento Normal: é um evento falha que já está presente no processo. Devem sempre 
ser tomadas medidas preventivas para este tipo de evento. 
 
c) Diagramação lógica: as sequências de eventos são construídas com o auxílio 
de portas lógicas AND (E), OR (OU); 
 
d) Simplificação booleana: consiste na aplicação da lógica booleana de acordo 
com a tabela verdade das portas lógicas utilizadas, conforme Figura 19 e Figura 
20 a seguir: 
 
32 
 
 
FIGURA 19. PORTA LÓGICA “OU” (OR). 
FONTE: [14] 
 
 
FIGURA 20. PORTA LÓGICA “E” (AND). 
FONTE: [14] 
2.6.3. SIMBOLOGIA 
 
Na Figura 21 são apresentados os símbolos mais usados para caracterizar 
os diferentes eventos, com seus respectivos significados. 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
Simbologia Função 
 
EVENTO FALHA 
 
Porta lógica: 
E (.) 
OU (+) 
 
 
Evento Básico 
 
Evento Não 
Desenvolvido 
 
 
Evento Normal 
 
FIGURA 21. SIMBOLOGIA ASSOCIADA AOS EVENTOS DA ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS. 
2.6.4. ANÁLISE DE MODO DE FALHAS E EFEITOS - FMEA 
 
A análise de Modos de Falhas e Efeitos (Failure Mode and Effect Analysis – 
FMEA) é uma ferramenta usada para aumentar a confiabilidade de um certo 
produto durante a fase de projeto ou processo. A ferramenta consiste basicamente 
em sistematizar um grupo de atividades para detectar possíveis falhas e avaliar os 
efeitos das mesmas para o projeto/processo. A partir dessas possíveis falhas, 
identificam-se ações a serem tomadas para eliminar ou reduzir a probabilidade de 
que as mesmas ocorram. Essas ações também podem objetivar aumentar a 
probabilidade de detecção dessas falhas, para que os produtos que apresentam 
inconformidades não cheguem ao cliente. 
É extremamente importante se definir o que está sendo analisado (uma 
área, atividade, equipamento). Depois verifica-se se o sistema será analisado 
inteiro ou partes dele, e quais são os alvos a serem considerados (pessoal, 
produto). 
34 
 
As unidades de análise do FMEA descritas a seguir são os sistemas, 
subsistemas e componentes, assim divididas a fim de sistematizar todo o projeto. 
 
a) Processo: Define o sistema a ser analisado obtendo dados concretos, como 
fotografias, desenhos, diagramas ou listas de componentes. 
 
b) Etapa do processo ou Item: Define a etapa do processo ou item que será 
analisado isoladamente. 
 
c) Funções do processo: Define as atividades que o item desempenha sob o ponto 
de vista operacional; cada função tem uma medida associada. 
 
d) Modo de falha em potencial: É a descrição da maneira pela qual um item falha 
em cumprir com a sua função. 
 
e) Efeito de falha em potencial: É a consequência que o modo de falha tem sobre 
a operação, função ou estado do item [14]. 
 
f) Causa da falha em potencial: 
 Descreve as possíveis causas que ocasionaram as falhas; 
 A análise deve manter-se dentro do escopo definido (sistema que está sendo 
analisado e interface com outros sistemas); 
 As causas devem ser identificadas para um modo de falha, e não para um 
efeito individual. 
 
g) Severidade (S): É o índice que deve refletir a gravidade do efeito da falha sobre 
o cliente, assumindo que o tipo de falha ocorra; [14] Os índices de severidade 
devem corresponder, de preferência, aos índices pré-definidos na Tabela 3. 
 
j) Número de prioridade de risco (R): Os riscos em uma análise de FMEA podem 
ser quantificados através do conceito do número de prioridade de risco (R), que é 
35 
 
obtido pelo resultado da multiplicação dos índices de severidade, ocorrência e 
detecção. 
TABELA 3. TABELA DE SEVERIDADE. 
 
 
TABELA 4. TABELA DE OCORRÊNCIA. 
 
Probabilidade Probabilidade de falha Índice 
 
Muito Alto: A falha é quase inevitável 
>1 em 2 10 
1 em 3 9 
 
Alto: muitas falhas 
1 em 8 8 
1 em 20 7 
 
Moderado: falhas ocasionais 
1 em 80 6 
1 em 400 5 
1 em 2.000 4 
 
Baixo: poucas falhas 
1 em 15.000 3 
1 em 150.000 2 
Remota: A falha é improvável de ocorrer <1 em 1.500.000 1 
Severidade Descrição do efeito de falha Índice 
Perigoso sem avisos Ranking de severidade muito alto quando um efeito de modo de 
falha em potencial de um sistema de segurança opera sem avisos 
(compromete a segurança) 
10 
Perigoso com aviso Ranking de severidade muito alto quando um efeito de modo de 
falha em potencial de um sistema de segurança opera com avisos 
(compromete a segurança) 
9 
Muito Alto Sistema inoperável com falha destrutiva sem comprometer a 
segurança 
8 
Alto Sistema inoperável com danos ao produto 7 
Moderado Sistema inoperável com dano mínimo 6 
Baixo Sistema inoperável sem dano 5 
Muito baixo Sistema operável com degradação significante da performance 4 
Mínimo Sistema operável com degradação da performance 3 
Quase nulo Sistema operável com interferência mínima 2 
Nulo Nenhum efeito 1 
36 
 
 
TABELA 5. TABELA DE DETECÇÃO. 
 
 Detecção Probabilidade de detecção pelo projeto de controle Índice 
Nula O projeto de controle não pode detectarpotencial causa/mecanismo e 
subsequente modo de falha 
10 
Muito Remota Probabilidade muito remota de que o projeto de controle detecte 
potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
9 
Remota Probabilidade remota de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
8 
Muito baixa Probabilidade muito baixa de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
7 
Baixa Probabilidade baixa de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
6 
Moderada Probabilidade moderada de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
5 
Moderada/alta Probabilidade moderada/alta de que o projeto de controle detecte 
potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
4 
Alta Probabilidade alta de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
3 
Muito alta Probabilidade muito alta de que o projeto de controle detecte potencial 
causa/mecanismo e subsequente modo de falha 
2 
Quase certeza O projeto de controle detectará potencial causa/mecanismo e 
subsequente modo de falha 
1 
 
3. EXPERIMENTAL 
 
 Na elaboração deste trabalho, foram selecionados diversos ensaios com o 
objetivo de avaliar as terminações poliméricas, levando-se em conta os aspectos 
de solicitações de esforços mecânicos, elétricos e de resistência ao intemperismo, 
a que são submetidos esses dispositivos. 
 Os ensaios foram escolhidos baseando-se em normas nacionais e 
internacionais levando-se em conta: (a) sua viabilidade técnica e econômica, (b) 
37 
 
relevância das informações dos parâmetros medidos, (c) possibilidade de 
avaliação de desempenho dos materiais sob condições múltiplas. 
 Para realização dos ensaios foram utilizadas terminações de distintos 
fabricantes, identificados conforme Tabela 6 a seguir: 
 
TABELA 6. IDENTIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS SUBMETIDAS A TESTES. 
 
Terminação Tipo 
A Termocontrátil 
B Termocontrátil 
C Contrátil a frio 
D Contrátil a frio 
E Push-on 
F Modular 
 
3.1. ENSAIOS TÉRMICOS 
 
A estrutura cristalina e/ou a composição dos materiais podem mudar 
durante o aquecimento ou resfriamento, pela análise térmica é possível observar 
estas variações. Nos polímeros podem ser observadas propriedades como 
transição vítrea, temperatura de fusão e cristalização, perda de massa, reações 
químicas, e outras. 
3.1.1. ENSAIO DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) 
 
A calorimetria diferencial de varredura, conforme norma ASTM D 3418 [15], 
é um método direto e quantitativo de medida da transferência de calor e das 
mudanças de entalpia (dh/dt) envolvidas nas transições sofridas pelo material. 
Nesta técnica mede-se a diferença de temperatura entre a amostra e a referência 
38 
 
(material inerte), que é proporcional a diferença de fluxo de calor entre os dois. 
Envolvendo processos exotérmicos e endotérmicos o ensaio nos fornece 
informações sobre a temperatura de transição vítrea (Tg), que é a temperatura de 
na qual o polímero passa de um estado rígido para um estado flexível, 
temperatura de cristalização (Tk), ponto de fusão, pureza, temperatura de 
oxidação e temperatura na qual ocorre a degradação do material (Td). 
 
 
FIGURA 22. TERMOGRAMA TÍPICO DE DSC. 
 
O ensaio de calorimetria diferencial de varredura foi realizado em amostras 
de materiais retirados das terminações com o objetivo de obter as principais 
transições que estes materiais sofrem. Estes resultados são importantes na 
caracterização e para posterior avaliação do desempenho de materiais. 
O equipamento utilizado no ensaio foi um calorímetro NETZSCH DSC, 
modelo 204 F1. O ensaio foi realizado na faixa de temperatura de -150 oC a 20 ºC 
para as borrachas de silicone e na faixa de -100 ºC a 200 ºC para os materiais 
termocontrácteis. A taxa de aquecimento utilizada foi de 10ºC/ min. 
 
39 
 
3.1.2. ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) 
 
A análise termogravimétrica, conforme a norma ASTM E 1640 [16], é uma 
técnica que caracteriza o perfil de degradação dos polímeros, em função da 
temperatura. Consiste em um processo contínuo resultante de uma transformação 
física ou química que resulta em perda de massa. A aplicação típica desta técnica 
está na avaliação da estabilidade térmica e temperatura de decomposição, se 
estendendo para cura e condensação, composição, porcentagem de cargas em 
polímeros, entre outras informações. Os dados são obtidos através de um 
termograma que registra a variação de massa da amostra analisada em função da 
temperatura, podendo esta análise ser efetuada para diferentes atmosferas 
(inerte, oxidante ou redutora). A Figura 23 mostra um exemplo de uma análise 
termogravimétrica obtida do material de uma terminação push-on. 
 
FIGURA 23. CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA OBTIDA DE MATERIAL DE TERMINAÇÃO PUSH-
ON. 
 
O equipamento utilizado no ensaio foi um analisador termogravimétrico 
NETZSCH, modelo TG 209. 
O ensaio foi realizado com o seguinte procedimento: as amostras foram 
aquecidas a uma taxa de 20 ºC/min para que todo material orgânico possa ser 
queimado, restando apenas cinzas. 
40 
 
As condições de ensaio utilizadas foram: faixa de temperatura em 
atmosfera inerte (N2) = 20 ºC a 550 ºC e faixa de temperatura em atmosfera 
oxidante (O2) = 550 ºC a 850 ºC. 
 
3.2. ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS 
3.2.1. ENSAIO DE IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR 
ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) 
 
Diferentes tipos de polímeros são utilizados na confecção das terminações. 
Sendo assim, a identificação do tipo do polímero é uma importante ferramenta 
para avaliação de suas características elétricas, mecânicas e de resistência ao 
envelhecimento. Para identificação dos compostos orgânicos dos materiais das 
terminações foi realizado ensaio de FTIR, normalizada pela ASTM E 1252 [17]. 
Para a realização do ensaio foi utilizado o seguinte equipamento: 
Espectrofotômetro de infravermelho marca Bomem, modelo MB100. 
Para o ensaio as amostras foram misturadas em brometo de potássio (KBr) 
e submetidas à pressão de 8 toneladas, durante 10 minutos, em acessório 
especial. Com este procedimento foram obtidas pastilhas, as quais foram 
submetidas à análise no espectrofotômetro de infravermelho. 
 
3.2.2. ENSAIO DE NÉVOA SALINA 
 
O ensaio de névoa salina é um ensaio baseado na norma NBR 9314 [18] e 
seu objetivo é medir a variação da corrente de fuga de terminações externas 
operando em ambientes com névoa salina ou com materiais orgânicos 
depositados na superfície. O cloreto de sódio ou os materiais orgânicos 
41 
 
depositados sobre as terminações aumentam a condutividade dos materiais 
diminuindo a ação isolante do dispositivo. 
Terminações de distintos fabricantes foram montadas em cabos isolados, 
com bitola de 400 mm2 e 3 m de comprimento. Os testes foram realizados no 
interior de uma câmara de acrílico com volume de aproximadamente 10 m3. A 
névoa salina foi produzida no interior da câmara pela nebulização de uma solução 
de cloreto de sódio em água destilada (10 g/L), utilizando-se dois bicos 
nebulizadores acionados por ar comprimido. A condutividade medida da solução 
foi de 1600 mS/m. A névoa foi produzida com uma vazão de 0,2 L/h/m3, a qual foi 
controlada pela dosagem da solução salina por meio de uma bomba peristáltica. 
Um transformador de distribuição de 25 kV/440-220 V, 10 kVA, ligado de maneira 
reversa, foi utilizado como fonte de tensão. 
O ensaio consistiu na aplicação simultânea de tensão elétrica (16 kV fase-terra) e névoa salina por um período de 168 h. Por intermédio de um circuito de 
proteção ligado em série com o aterramento, foram efetuados registros de 
corrente de fuga durante as últimas horas de ensaio. Terminadas as 168 h as 
terminações foram inspecionadas visualmente. 
A Figura 24 apresenta o circuito simplificado do ensaio e os detalhes da 
montagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 24. CIRCUITO DE ENSAIO SIMPLIFICADO E DETALHES DA MONTAGEM DENTRO DA 
CÂMARA DE NÉVOA SALINA. 
 
42 
 
3.2.3. ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE 
 
A hidrofobicidade é uma propriedade dos materiais poliméricos e se refere à 
sua capacidade em repelir água evitando que, em presença de umidade, ocorra 
formação de zonas molhadas na sua superfície. Esta propriedade, presente em 
todos os materiais poliméricos quando novos (quando recém-instalados na rede), 
proporciona a supressão da corrente de fuga superficial e aumento da 
suportabilidade a descargas disruptivas, melhorando como consequência o 
desempenho dos materiais sob condições de poluição e umidade. Assim, a 
hidrofobicidade, quando presente, pode ser vista como uma propriedade que 
reforça a capacidade isolante de um material [19]. 
Sob a ação de intemperismo (radiação UV, calor e umidade), poluição e 
descargas elétricas superficiais, os materiais poliméricos podem perder a 
hidrofobicidade que possuíam inicialmente. O EPDM é um exemplo de material 
polimérico que perde definitivamente a hidrofobicidade pouco tempo depois de ser 
exposto ao ambiente externo. O silicone, ao contrário, é um exemplo de material 
que permanece hidrofóbico por longos períodos de tempo, mesmo em condições 
de intemperismo severo e na presença de poluição ambiental [19,20]. 
A avaliação da hidrofobicidade foi efetuada pelo método descrito no guia 
STRI [5] e na Norma IEC TS 62073 [21], os quais prescrevem uma maneira de 
classificar a superfície de isoladores dentro de uma escala de classes de 
hidrofobicidade. Esta escala se inicia com a classe HC1 (completamente 
hidrofóbico) e termina com a classe HC7 (completamente hidrofílico). 
O procedimento consistiu em borrifar água sobre o isolador, com o auxílio 
de um pulverizador manual e, em seguida, fotografar sua superfície. 
Posteriormente, as fotos obtidas foram comparadas com fotos padrões presentes 
no guia 1, 92/1 do STRI as quais definem uma escala de hidrofobicidade. Os 
padrões do STRI estão apresentados na Figura 25. 
 
43 
 
 
FIGURA 25. ESCALA DE HIDROFOBICIDADE CONFORME PADRÕES STRI. 
 FONTE: STRI 
 
3.3. ENSAIOS ELÉTRICOS 
3.3.1. ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO 
 
 O fator de dissipação fornece indicações de perdas no dielétrico. Certos 
processos de degradação, como a deterioração térmica e a absorção de umidade 
aumentam essas perdas. 
Para representar as perdas dielétricas inerentes a uma estrutura isolante 
quando submetida a um campo elétrico alternado pode-se representar um isolante 
por um capacitor em paralelo com um resistor. 
 
44 
 
 
FIGURA 26. REPRESENTAÇÃO FASORIAL DO CIRCUTIO EM PARALELO. FONTE: [22] 
 
Onde Ic é a corrente de carga e Ir é a corrente residual. A partir deste 
diagrama fasorial obtemos a relação: 
 
ppp
p
c
r
CRCU
RU
I
I
tg



 
1
 [1] 
 
onde 
tg
 representa o fator de dissipação, representando a energia dissipada por 
ciclo de tensão senoidal em função da energia armazenada. 
Entre as razões para determinar o fator de dissipação estão: pesquisa 
básica no desenvolvimento de materiais isolantes, utilização em laboratório, para 
controle de qualidade durante a produção de cabos, transformadores e outros 
equipamentos, para manutenção preventiva e para testes em campo. 
O equipamento utilizado no teste foi uma Ponte TETTEX, Test Set, tipo 
5284. A representação esquemática do arranjo de teste utilizado está apresentada 
na Figura 27. O procedimento adotado neste novo teste consistiu na aplicação de 
tensão (fase-terra) em degraus de 4 kV, iniciando em 4 kV e terminando em 36 kV. 
Para cada patamar de tensão foram registrados os valores de capacitância (em 
pF) e fator de dissipação (em %). Ainda, estas medidas foram realizadas com as 
terminações secas e com as terminações umedecidas. O umedecimento das 
terminações foi realizado com borrifador. 
 
45 
 
 
FIGURA 27. ARRANJO DE TESTE DE CAPACITÂNCIA E FATOR DISSIPAÇÃO. 
 
Vale ressaltar que as medidas de capacitância e fator de dissipação dizem 
respeito ao conjunto cabo-terminação. Para fins de comparação de desempenho 
de terminações estas foram montadas em cabos de mesmo comprimento e 
mesma bitola. 
3.4. ENSAIOS MECÂNICOS 
 
As variáveis externas que afetam o comportamento mecânico dos 
polímeros são: temperatura; tempo ou velocidade de deformação (ou velocidade 
de aplicação de tensão); nível da solicitação mecânica; tipo de solicitação; 
natureza da atmosfera vizinha, abrangendo umidade e outros agentes 
quimicamente agressivos ao polímero avaliado. 
Os ensaios mecânicos têm o objetivo de avaliar as propriedades mecânicas 
do material polimérico novo e também observar as variações causadas pela 
solicitação a que são submetidos, exigida pela aplicação em serviço. 
3.4.1. ENSAIO DE DUREZA 
 
O ensaio de dureza tem como objetivo a determinação da resistência dos 
materiais poliméricos contra a penetração de umidade. É baseado na penetração de 
46 
 
um indentador com formato específico durante um período de tempo e carga pré-
definidos, conforme a norma ASTM D 2240 [23]. 
As medidas foram realizadas a temperatura ambiente, com auxílio do 
durômetro Bareiss, modelo HPE – D e A, utilizando carga de 5 kgf para dureza 
shore D e 1 kgf para dureza shore A. A leitura do medidor do durômetro é realizada 
5 segundos após a estabilização do indicador do aparelho. 
 
3.4.2. ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA 
 
Este ensaio baseado na norma ASTM D 638 [24] é importante para a 
caracterização do material, pois os polímeros utilizados na confecção de cabos e 
acessórios devem possuir determinadas características mecânicas iniciais, para 
que possam atender a solicitações de serviço e manuseio. 
Materiais muito rígidos podem sofrer trincas durante a instalação ou por 
esforços da própria rede comprometendo o desempenho dos mesmos. Materiais 
com pouca resistência mecânica podem sofrer deformação, a qual também pode 
comprometer seu desempenho. 
Por meio deste ensaio foram obtidos os valores de tensão máxima e 
alongamento na ruptura. Cinco corpos-de-prova na forma de gravatas foram 
retirados das amostras dos materiais poliméricos obtidos das terminações. Os 
corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de à tração à ruptura, em 
equipamento Instron 4467, com célula de carga 100 kN, velocidade do travessão 
de 50 mm/min, L0 de 10 mm. Todos os testes foram realizados na temperatura 
ambiente. 
Os corpos-de-prova foram submetidos a envelhecimento térmico em estufa 
durante 7 dias, na temperatura de 130 ºC. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
47 
 
 Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos nos ensaios 
térmicos, físico-químicos, elétricos e mecânicos. Serão apresentados ainda, os 
resultados obtidos dos métodos de FTA e FMEA. 
 
4.1. RESULTADOS DOS ENSAIOS 
4.1.1. CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) 
 
Os resultados, obtidos através do calorímetro NETZSCH DSC - 204 F1 
estão apresentados na Figura 32 a Figura 29. Pode ser observado que os 
materiais das terminações D e E apresentam comportamento térmico muito 
parecido, com transição vítrea entre -107 ºC e -109 ºC e temperatura de fusão em- 38 ºC (Figura 31 e Figura 32). 
As propriedades físicas, mecânicas e termodinâmicas dos polímeros 
dependem do grau de cristalinidade. A cristalinidade aumenta a rigidez e a 
densidade dos materiais, mas diminui a flexibilidade e a resistência ao impacto. A 
cristalinidade para estes materiais só ocorre em baixa temperatura, sendo o 
mesmo amorfo na temperatura ambiente. 
O polímero usado na terminação C (Figura 30) apresenta comportamento 
diferente em relação aos materiais das terminações D e E. Este possui transição 
vítrea em -117 ºC, sendo possível observar a cristalização do material em -96ºC. A 
temperatura de fusão ocorre em temperatura mais baixa que a dos anteriores: - 44 
ºC. 
Da Figura 28 e Figura 29 podem ser vistos que os materiais termocontráteis 
(terminações A e B) apresentaram comportamento térmico bastante diferenciado 
dos anteriores. Estes possuem cristalinidade, a qual deve sofrer um aumento após 
a aplicação de temperatura. Ainda, a temperatura de fusão destes materiais variou 
de 55 ºC a 103 º. 
48 
 
 
FIGURA 28. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO A. 
 
 
FIGURA 29. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO B. 
 
 
FIGURA 30. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO C. 
49 
 
 
 
 
 
FIGURA 31. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO D. 
 
 
 
FIGURA 32. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO E. 
 
4.1.2. ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) 
 
Os resultados dos ensaios de termogravimetria dos materiais das 
terminações estão apresentados na 
Tabela 7. 
A perda de massa até 400 ºC pode corresponder a saída de plastificantes, 
óleos e/ou cadeias pequenas do polímero; a perda de massa entre 400 ºC e 800 
50 
 
ºC corresponde a pirólise do material polimérico. O resíduo final, descrito como 
teor de cinzas, corresponde a quantidade de material inorgânico presente na 
formulação. No caso dos materiais formulados com silicone parte deste resíduo é 
formado pela oxidação do silício presente na cadeia. Nota-se que as perdas de 
massa para as terminações a frio (C, D e E) são bastante similares, indicando 
formulações parecidas. As amostras dos materiais termocontráteis (A e B) 
apresentam resultados bem diferentes, tanto com relação à quantidade de carga 
(teor de cinzas) quanto em relação à quantidade de plastificante. 
 
 
TABELA 7. RESULTADOS DE PERDA DE MASSA OBTIDOS NO ENSAIO DE 
TERMOGRAVIMETRIA. 
 
Amostra Perda de massa até 
400 ºC (%) 
Perda de massa entre 
400 e 800 ºC (%) 
Teor de 
cinzas (%) 
A 15,08 62,88 22,04 
B 19,83 48,59 31,58 
C 1,91 32,82 64,6 
D 3,03 29,11 67,98 
E 3,4 33,95 62,10 
 
 
4.1.3. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR 
ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) 
 
 Os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 8. Nota-se que os 
compostos orgânicos que constituem as terminações são mesmo o polietileno e a 
borracha de silicone como pressuposto inicialmente, porém, existem aditivos 
misturados, como antioxidantes e catalisadores. 
 
51 
 
TABELA 8. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS DAS TERMINAÇÕES. 
 
Fabricante Composto orgânico 
A Polietileno/Poliolefinas 
B Polietileno/Poliolefinas 
C Borracha de silicone 
D Borracha de silicone 
E Borracha de silicone 
 
4.1.4. ENSAIO DE NÉVOA SALINA 
 
Na Figura 33 são apresentadas as fotos da terminação A após o teste. Foi 
observada, nas proximidades da saia superior, a ocorrência de erosão profunda 
do revestimento polimérico. Nenhuma alteração significativa nos valores de 
corrente de fuga foi observada. 
 
 
FIGURA 33. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO A. 
 
A Figura 34 mostra a terminação B após o teste. Não foi observada 
alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. Ainda, 
nenhuma alteração significativa nos valores de corrente de fuga foi observada. 
 
52 
 
 
FIGURA 34. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO B. 
 
A Figura 35 mostra a terminação C após o teste. Não foi observada 
alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. 
 
 
FIGURA 35. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO C. 
 
A Figura 36 mostra a terminação F após o teste. Não foi observada 
alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. 
 
 
FIGURA 36. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO F. 
 
Vale ressaltar que as condições impostas neste estudo são bastante 
similares às condições impostas no ensaio normalizado (tensão aplicada = 15 kV, 
condutividade = 1600 mS/m  200 mS/m e vazão = 0,4 L/h/m3  0,1 L/h/m3). 
53 
 
Todavia, o procedimento de teste é bastante divergente com relação ao prescrito 
na norma NBR 9314 [18]. 
 Através dos experimentos conclui-se que as terminações da B, C e F 
apresentaram bom desempenho frente a concentração de névoa salina, não 
implicante em trilhamento elétrico e erosão. Em relação a terminação A observou-
se trilhamento elétrico e erosão grave, o que quer dizer que esta terminação não é 
resistente à condições intempéricas acentuadas. 
Os valores de corrente de fuga não foram alterados significativamente nas 
terminações colocadas sob teste. 
4.2. ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE 
 
Os resultados da avaliação da hidrofobicidade das terminações estão 
apresentados na Figura 37. Pela comparação com o padrão do STRI podem-se 
classificar as terminações avaliadas de acordo com a Tabela 9. É possível 
observar que a terminação A foi a que apresentou pior desempenho, mostrando-
se hidrofílica. Todas as demais terminações estão adequadas ao uso, com 
destaque para as terminações B, C e F. 
 
 
54 
 
FIGURA 37. RESULTADOS DO ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE: TERMINAÇÕES: (a) F, (b) E, 
(c) D, (d) C, (e) A, (f) B. 
 
 
TABELA 9. CLASSIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES EM RELAÇÃO À HIDROFOBICIDADE. 
 
Fabricante Índice de 
Hidrofobicidade 
A HC6 
B HC1 
C HC1 
D HC2 
E HC2 
F HC1 
 
4.2.1. ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO 
 
São apresentados os resultados obtidos para cada um dos conjuntos cabo-
terminação. O conjunto B apresentou variação pouco significativa da capacitância 
e do fator de dissipação nas condições seco e úmido. 
O conjunto A apresentou variação bastante significativa da capacitância e 
do fator de dissipação depois de umedecido, isto é, o fator de dissipação chegou a 
triplicar de valor, tendo uma variação de 0,46 para 1,61 em 10 kV. Além disto, esta 
terminação apresentou o maior valor de fator de dissipação, sendo de até 10 
vezes o valor da terminação com menor fator de dissipação. 
O conjunto C apresentou uma variação significativa da capacitância e do 
fator de dissipação depois de umedecido (o fator de dissipação dobrou de valor). 
Apesar deste aumento, este o conjunto é o que apresentou o menor fator de 
dissipação entre todos os conjuntos e, mesmo umedecido, este parâmetro é ainda 
cerca de 10 vezes menor do que o observado para o conjunto A. 
55 
 
Os conjuntos D e E apresentaram variação pouco significativa da 
capacitância e do fator de dissipação depois de umedecidos. 
A Figura 38 e Figura 39 apresentam os resultados das terminações no 
estado seco e úmido. 
 
 
 (a) 
 
 (b) 
FIGURA 38. RESULTADOS DO ENSAIO DE CAPACITÂNCIA: DESEMPENHO DAS 
TERMINAÇÕES (a) SECAS. (b) UMEDECIDAS. 
 
 
56 
 
 
 (a)(b) 
FIGURA 39. RESULTADOS DO ENSAIO DE FATOR DE DISSIPAÇÃO: DESEMPENHO DAS 
TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS. 
4.2.2. ENSAIO DE DUREZA 
 
Os resultados das medidas de dureza estão apresentados na Tabela 10. 
Nota-se que não foi possível usar a mesma escala de dureza para todas as 
terminações avaliadas devido às diferentes características existentes entre as 
formulações termocontráteis e as contráteis a frio. O método A descrito na tabela é 
utilizado para materiais moles e o método B para materiais rígidos. 
Os resultados mostram que não houve variação significa da dureza nas 
amostras testadas 
57 
 
 
TABELA 10. RESULTADOS DO ENSAIO DE DUREZA. 
Dureza 
Terminação Dureza Shore A Dureza Shore D 
A - 41,6  0,9 
B - 31,7  0,9 
C 41,6  0,8 - 
D 38,4  0,7 - 
E 43,5  1,0 - 
4.2.3. ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA 
 
Os materiais das terminações D e E apresentaram variação muito pequena 
nas propriedades mecânicas mostrando ótima estabilidade à degradação térmica. 
Apesar da pequena variação da resistência à tração o material da terminação C 
apresentou perda percentual de 18,3% no alongamento a ruptura. 
Os materiais das terminações A e B foram os que apresentaram maior 
perda percentual das propriedades mecânicas. O material que apresentou perdas 
percentuais das propriedades mecânicas superiores a 20% foi o da terminação A. 
A Tabela 11 nos dá os valores médios de elongação e tensão máxima e a 
variação percentual antes e após o envelhecimento térmico dos cinco corpos-de-
prova testados para cada amostra de terminação. 
 
TABELA 11. RESULTADOS DO ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA. 
 
Tração e Alongamento na Ruptura 
 Antes do 
envelhecimento 
Após o 
envelhecimento 
Variação Percentual 
 Elongação 
(%) 
Tensão 
máxima 
Elongação 
(%) 
Tensão 
máxima 
Elongação 
(%) 
Tensão 
máxima 
58 
 
(Mpa) (Mpa) (Mpa) 
A 592,6 12,4 439,4 9,8 -25,9 -21,0 
B 469,3 18,1 411,0 15,0 -12,4 -17,1 
C 516,8 6,7 422,2 6,1 -18,3 -9,0 
D 645,8 6,9 595,8 6,7 -7,7 -2,9 
E 578,6 7,1 568,6 6,4 -1,7 -9,9 
 
 
4.3. RESULTADOS DOS MÉTODOS DE FTA E FMEA 
 
 Os métodos de FTA e FMEA foram aplicados para avaliar a confiabilidade 
nos processos de montagem das terminações. 
4.3.1. MÉTODO FTA 
 
O método de árvore de falhas (FTA) foi aplicado para a análise da 
preparação do cabo, na conexão do conector terminal e na preparação para saída 
de aterramento, onde estas etapas são comuns a todos os conjuntos cabo-
terminação analisados. 
Aplicou-se o método de FTA nestas etapas por este ser um método que 
identifica eventos de alto nível causados por eventos de baixo nível, por analisar 
falhas múltiplas, ter menos restrições e mais fácil de seguir e identificar influências 
externas. 
 Através do estudo de caso verificou-se que algumas falhas na preparação 
do cabo e na inserção do conector terminal podem gerar sobreaquecimento. O 
sobreaquecimento implica em degradação e ruptura do isolamento. 
A Figura 40 a seguir mostra os detalhes da preparação do cabo e da 
inserção do conector terminal. Em seguida é apresentado os resultados da análise 
de árvores de falhas para estas etapas de instalação. 
59 
 
 
 
 (a) 
 
 (b) 
 
 (c) 
 
 (d) 
 
 (e) 
 
 (f) 
FIGURA 40. (a) REMOÇÃO DA CAPA EXTERNA (b) CORTE DA SEMICONDUTORA PARA 
INÍCIO DA REMOÇÃO (c) REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTORA A QUENTE (d) CABO 
ISOLADO APÓS A REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTORA (e) PROCESSO DE RETIRADA 
DA ISOLAÇÃO PARA INSERÇÃO DO CONECTOR TERMINAL (f) APLICAÇÃO DO CONECTOR 
TERMINAL POR COMPRESSÃO. 
 
60 
 
 
 
FIGURA 41. MÉTODO DE ÁRVORE DE FALHAS PARA ANÁLISE DE SOBREAQUECIMENTO. 
 
O estudo de caso mostrou também que a preparação para a saída de 
aterramento pode apresentar falhas se não seguir alguns critérios específicos, 
podendo gerar descargas superficiais entre a cordoalha de aterramento e a cinta-
mola e trilhamento elétrico devido à concentração de tensão elétrica nas bandas 
secas formadas pela perda não uniforme da solução da camada condutora. 
A Figura 42 a seguir mostra os detalhes da preparação para a saída de 
aterramento. Em seguida são apresentados os resultados da análise de árvore de 
falhas. 
 
61 
 
 
(a) 
 
 (b) 
 
(c) 
 
 (d) 
FIGURA 42. (a) APLICAÇÃO DA CINTA-MOLA (b) APLICAÇÃO DE ESTANHO NA CORDOALHA 
DE ATERRAMENTO (c) CORDOALHA DE ATERRAMENTO SOBRE A CINTA-MOLA. (d) FITA 
MASTIC SOBRE A CORDOALHA. 
 
 
62 
 
FIGURA 43. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS E 
TRILHAMENTO ELÉTRICO. 
 
 O último caso analisa o fenômeno das descargas superficiais que podem 
ocorrer no conjunto se não houver critérios específicos na instalação. As 
descargas superficiais podem levar a perda das propriedades isolantes e a uma 
gradual erosão. Para evitar o fenômeno das descargas superficiais é necessário 
aplicar uma fita semicondutora entre a camada semicondutora e a isolação do 
cabo. Este critério reduz consideravelmente a concentração de campo elétrico na 
região compreendida entre a blindagem e a camada semicondutora. 
Após a remoção da camada semicondutora a isolação do cabo deve ser 
limpa com um pano embebido com solvente. Se este procedimento não for feito 
corretamente a isolação pode ser contaminada pelos resíduos contidos na 
camada semicondutora e provocar descargas na superfície da isolação do cabo. 
A Figura 44 a seguir mostra os detalhes da limpeza da isolação antes da 
conexão da mufla e da aplicação da fita semicondutora. A análise de árvore de 
falhas é mostrada na sequência. 
 
 
(a) 
 
(b) 
FIGURA 44. (a) LIMPEZA DA ISOLAÇÃO (b) FITA SEMICONDUTORA ENTRE A BLINDAGEM E 
CAMADA SEMICONDUTORA. 
 
63 
 
 
 
FIGURA 45. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS. 
 
4.3.2. MÉTODO FMEA 
 
As etapas do processo de instalação das terminações que envolvem a 
instalação do isolador polimérico e a proteção externa contra a penetração de 
umidade são diferentes dentre as terminações analisadas. Com isso o método de 
FMEA foi aplicado com o objetivo de avaliar e detectar as possíveis falhas que 
possam ocorrer nas terminações nestas etapas. 
64 
 
Aplicou-se o método de FMEA nestas etapas da instalação por este 
identificar os modos e efeitos das falhas potenciais de cada processo 
isoladamente, por ter uma abrangência maior ao analisar uma falha e por 
identificar características críticas do processo além de atribuir índices de 
severidade, ocorrência e detecção para determinar a gravidade das falhas 
analisadas. 
A seguir são apresentados os métodos de FMEA para cada processo de 
instalação das terminações poliméricas em análise. 
4.3.2.1 Processo A: Instalação de terminações termocontráteis 
 
Nas terminações termocontráteis primeiramente instala-se o tubo 
termocontrátil (preto, semicondutor), para controle do campo elétrico. Em seguida 
é efetuada a contração utilizando um soprador térmico. Depois é instalado o tubo 
termocontrátil vermelho. Este também é contraído com o soprador, conforme 
mostra a Figura 46 (b). A montagem das saias é o último passo. Para isso deve 
ser observada com cuidado a aderência das saias com o tubo termocontrátil para 
evitar que vazios no contato gerem descargas parciais. A Figura 46 demonstra os 
detalhes de instalação das terminações termocontráteis e a Tabela 12 mostra a 
análise FMEA. 
 
 
 (a)